Майбутнє комерційних космічних подорожей, частина 1: суборбітальні ракетоплани та туристичні ракети

Пілотовані космічні подорожі гарантували людству можливість довготривалого перебування на орбіті за рахунок регулярної ротації екіпажів орбітальних станцій. Окрім орбітальних польотів і державних місій, у поточному сторіччі активізувалися комерційні космічні злети, переважно з туристичною метою. Ці вельми коштовні рейси обіцяють стати непоганим бізнесом. Однак чи у змозі сьогоднішній аерокосмічний сектор запропонувати надійні транспортні засоби для реалізації подібних місій, зробивши їх не лише доступними, але й рентабельними?

Отже, давайте з’ясуємо, який вигляд матиме сектор пілотованих космічних польотів у майбутньому. У двох частинах цього матеріалу розглянемо два основних типи пілотованих космічних польотів: суборбітальні й орбітальні. Найцікавіше спостерігати за прогресом у галузі суборбітальних польотів крізь призму протистояння головних конкурентів. І у випадку з суборбітальними польотами неодмінно йтиметься про Virgin Galactic та Blue Origin. 

Зародження космічного туризму: перші орбітальні та суборбітальні рейси

Хоча ідея космічних подорожей заради розваги та відпочинку лунала ще на світанку космічної ери, перший реальний турист досяг орбіти тільки на початку ХХІ сторіччя. Ним став американський підприємець та мультимільйонер Денніс Тіто, який у квітні 2001 року здійснив першу у світі приватну мандрівку на МКС на борту космічного корабля “Союз-ТМ32”. За цей вояж Тіто довелося сплатити $20 млн.

Під час подорожі, що тривала майже вісім діб, Денніс Тіто 128 разів облетів Землю. Проте й цього досвіду підприємцю виявилося замало — у жовтні 2022 року стало відомо, що Тіто разом зі своєю дружиною Акіко придбали у SpaceX квитки на два посадкових місця на космічному кораблі Starship, який після введення у експлуатацію має здійснити політ навколо Місяця.

За подальші 20 років після першого польоту Тіто ще вісім цивільних космічних туристів відвідали МКС — усі на борту російських “Союзів” різних модифікацій. Це відбулося за прямого посередництва американської компанії Space Adventures, заснованої у 1998 році підприємцем та аерокосмічним інженером Еріком К. Андерсоном. Як і у випадку Денніса Тіто, вартість космічної мандрівки варіювалась від $20 млн до $25 млн.

“Союзи” лишалися єдиним транспортом для доставки туристів на МКС. Однак через збільшення чисельності екіпажу космічної станції у 2010 році “роскосмос” одноосібно припинив брати на борт “Союзів” приватних клієнтів, зробивши виключення з цього правила лише раз — у грудні 2021-го, коли на “Союз МС-20” разом із російським космонавтом Олександром Місуркіним до МКС вирушив японський підприємець Юсаку Маедзава зі своїм бізнес-помічником Йозо Хірано.

Ситуація з неоднозначною співпрацею американської Space Adventures з росіянами почне змінюватися тільки влітку 2019 року, коли NASA офіційно оголосить плани доставляти майбутніх приватних замовників уже на борту американських космічних кораблів. Основними кандидатами на роль перевізників обрали Dragon від SpaceX та Starliner виробництва Boeing, з якими NASA уклало контракти на розробку космічних кораблів п’ять років тому. Космічний корабель SpaceX пропонувалося використовувати для комерційних рейсів на замовлення, а Boeing Starliner мав стати основним транспортом для мандрівок державних астронавтів NASA.

Обидвом цим транспортним засобам належало зробити орбітальний туризм якщо не дешевшим (відправка та повернення на борту космічного корабля Dragon від SpaceX оцінюється у $50 млн), то напевне доступнішим для потенційних клієнтів, оскільки відтепер космічні подорожі могли відбуватися без небажаних посередників у особі росіян.

Однак наприкінці минулого десятиріччя почався активний розвиток іще одного напрямку космічного туризму — суборбітальних комерційних польотів. Концепція цих рейсів не передбачала набирання першої космічної швидкості та виходу корабля на орбіту Землі. Натомість під час суборбітального польоту апарат перетинав умовну Лінію Кармана (100 км над рівнем моря), з якої починається космічний простір, а після досягнення пікової висоти повертався в атмосферу.

Головними промоутерами нового виду космічного відпочинку стали дві американські компанії: заснована Джеффом Безосом Blue Origin та Virgin Galactic Річарда Бренсона. Разом вони зробили ставку на більш доступний і дешевий вид космічних подорожей. Утім, як згодом показав час, ці амбітні проєкти зіштовхнулися із цілою низкою перепон, що і зараз заважають їхній реалізації. 

Важкопідйомна мрія Virgin Galactic

Перший офіційний приватний суборбітальний політ було здійснено 21 червня 2004 року, коли під час місії Р15 у повітря піднявся SpaceShipOne — суборбітальний ракетоплан, розроблений американською аерокосмічною компанією Scaled Composites. Повітряно-космічний літак перетнув Лінію Кармана, що автоматично зробило цей політ космічним.

Конструкція суборбітального ракетоплана, яку винайшли інженери Scaled Composites, доволі незвичайна. По-перше, для запуску космічного корабля знадобився допоміжний (материнський) літак типу White Knight, оснащений двома спареними турбореактивними двигунами. Він злетів разом зі SpaceShipOne та доставив його на висоту 14 км, після чого відбувся повітряний старт суборбітального ракетоплана. Той відокремився від корабля-носія і запалив власний гібридний реактивний двигун, що працював на паливній суміші з твердого полібутадієну з кінцевими гідроксильними групами (часто ним є каучук) і рідкого окислювача, яким виступала суміш закису азоту. Такий тип повітряного запуску сприяв здійсненню хоча й короткотривалих, та все ж таки суборбітальних космічних польотів.

Після історичного польоту 15P за кілька наступних місяців 2004 року Scaled Composites ще двічі повторила свій успіх, запустивши 29 вересня місію 16P та 4 жовтня — 17Р. Останній політ став і найліпшим з огляду на показники висоти та швидкості, яких досягнув SpaceShipOne. Пілот місії 17Р Брайан Бінні підняв ракетоплан на висоту 112 км, а швидкість борту вперше в історії перевищила показник у 3 Махи (3785,39 км/год). Попри те, що, окрім пілота, SpaceShipOne міг перевозити ще трьох пасажирів, усі офіційні польоти літака з метою безпеки відбулися без них — натомість на пасажирських сидіннях було додаткове корисне навантаження, яке емітувало вагу людей.

Успіх Scaled Composites вразив багатьох, зокрема і топбізнесменів, які розгледіли у комерційних суборбітальних польотах майбутнє авіаційної та туристичної галузей. Серед них був і Річард Бренсон, на той час засновник групи венчурного капіталу Virgin Group та авіакомпанії Virgin Atlantic. Він зробив Берту Рутану (засновнику Scaled Composites) пропозицію, від якої той не зміг відмовитися, і вже наступного, 2005 року було створене спільне підприємство Scaled Composites та Virgin Group, яке отримало назву The Spaceship Company (TSC). Головним замовником космічних літаків у TSC стала Virgin Galactic, яку Річард Бренсон започаткував у 2004 році.

На основі SpaceShipOne TSC розробляла новий клас суборбітальних літаків — SpaceShipTwo (SS2), першим з яких став VSS Enterprise. Загалом Virgin Galactic планувала зусиллями TSC виготовити та ввести в експлуатацію п’ять комерційних кораблів класу SS2, які пізніше отримали назву VSS (Virgin SpaceShip).

Як і раніше, суборбітальний ракетоплан мав здійматися в повітря за допомогою материнського літака-носія VMS Eve (що належав до класу суборбітальних літаків WhiteKnightTwo). На певній висоті VSS відстиковувався від VMS, активуючи власний гібридний ракетний двигун для виходу на максимальну швидкість та висоту польоту у 80-100 км. Досягнення межі космосу супроводжувалося короткочасним польотом (тривалістю до трьох хвилин) у стані мікрогравітації, яку відчував екіпаж рейсу, після чого космоплан мав розпочати маневр повернення у атмосферу та сісти на спеціально обладнану злітно-посадкову смугу космопорту America.

За найоптимістичнішими прогнозами, суборбітальний літак мали побудувати вже у 2008 році, а з 2011-го передбачалося, що той розпочне свої перші комерційні польоти. Проте систематичне відставання від графіків буде притаманне Virgin Galactic увесь час її існування, і VSS Enterprise лише поклав першу цеглину до цього фундаменту постійних запізнень.

У жовтні 2010 року відбувся перший успішний планерний політ другої генерації суборбітального літака (без застосування двигуна), а за три роки після цього, 29 квітня 2013-го, борт виконав перший політ із запаленням власного гібридного ракетного двигуна. Його нова модифікація працювала на паливній суміші на основі твердотільного нейлону та рідкого азоту, що використовувався у якості окислювача. Відстикувавшись від материнського літака, пілоти здійснили запалення ракетного двигуна VSS Enterprise, яке тривало приблизно пів хвилини, після чого увійшли в глісаду та посадили ракетоплан.

Попри кричущі відставання від графіків, маркетинговий відділ Virgin Galactic працював сумлінно, продаючи квитки на майбутні комерційні рейси VSS Enterprise. Відтак, коли 31 жовтня 2014 року плановий тестовий політ суборбітального літака завершився катастрофою, яка повністю зруйнувала ракетоплан, забрала життя другого пілота Майкла Алсбері та скалічила головного пілота місії Пітера Зібольда, Virgin Galactic уже встигла реалізувати своїм клієнтам понад 700 квитків за ціною $200 000 (пізніше вартість одного посадкового місця зросла вже до $250 000). Комерційні рейси VSS Enterprise мали розпочатися у 2015 році, проте жовтнева катастрофа поставила їхнє проведення під сумнів.

Спричинило трагедію 2014 року передчасне розгортання пілотом Зібольдом повітряного пневматичного гальмівного механізму (гальмівне оперення) під час маневру повернення в атмосферу. Через надвисокий спротив атмосфери та швидкість VSS Enterprise, яка наближалася до 1 Маху, ракетоплан з випущеним оперенням миттєво почав руйнуватися та за декілька секунд розлетівся на друзки просто у повітрі. Його уламки впали в пустелі Мохаве, штат Каліфорнія. Попередні версії щодо ймовірних причин катастрофи внаслідок несправності нового ракетного двигуна PF04 не підтвердилися, адже рушій VSS Enterprise та його паливні баки знайшли абсолютно неушкодженими.

З огляду на те, що причиною трагедії VSS Enterprise стали неналежні конструктивні особливості літака, які через людський фактор спричинили його руйнування, подія поставила хрест на майбутньому VSS Enterprise. Катастрофа також загострила увагу на недостатніх безпекових нормативах суборбітальних ракетопланів Virgin Galactic, незадовільній технічній підготовці пілотів, а також відсутності чіткого нормативного нагляду з боку Федерального управління авіації (FAA).

Компанія Річарда Бренсона спробувала перекласти провину на пілотів-випробувачів, наголошуючи у заявах для преси, що ті належали саме до штату компанії Scaled Composites і не мали прямого стосунку до Virgin Galactic. Утім, це не заспокоїло ані потенційних клієнтів, ані інвесторів компанії. Для відбілювання репутації компанії Бренсона треба було терміново виготовити новий літак, що відповідав би усім безпековим нормативам FAA. Робота йшла з випередженням термінів, і вже 19 лютого 2016 року Virgin Galactic презентувала свій наступний суборбітальний космоплан класу SS2 — VSS Unity.

Уперше політ за допомогою власного двигуна VSS Unity виконав у квітні 2018 року, а за рік після цього ракетоплан вирушив у подорож з пасажиркою на борту — на це наважилася співробітниця компанії. Попри доволі непогані темпи виконання робіт та проведення усіх відповідних тестів, проєкт VSS Unity теж зіткнувся зі зривом графіку, щоправда, цього разу вже через зовнішні фактори, на які компанія Бренсона аж ніяк не могла вплинути. Пандемія COVID-19, що спалахнула на початку 2020 року, внесла свої корективи щодо дати першого офіційного польоту літака, відклавши цю демонстрацію майже на рік.

Та очікування було варте того, і коли 11 липня 2021 року VSS Unity нарешті здійнявся з повним екіпажем на борту (двоє пілотів та четверо пасажирів, включно із засновником компанії Річардом Бренсоном), Virgin Galactic відсвяткувала один зі своїх найяскравіших тріумфів. Під час цього польоту, що тривав трохи більше 14 хвилин (з моменту відстикування від материнського літака VMS Eve), VSS Unity досяг пікової висоти у 86,2 км над Землею, після чого здійснив посадку у приватному космопорті America.

Прикро, але попри здобутий успіх, світ так і не побачив повноцінного старту комерційних рейсів VSS Unity. У жовтні 2021 року Virgin Galactic анонсувала повне оновлення VSS Unity та VMS Eve заради конструювання нового класу суборбітального космоплана — SpaceShipThree, який збиралися представити у двох версіях: VSS Imagine і VSS Inspire. Пізніше, 2023 року, обидва проєкти скасували, а Virgin Galactic після періоду фінансової турбулентності, що призвело до звільнення ⅕ частини її працівників, оголосила початок розробки нового суборбітального літака класу Delta, з більшою кількістю пасажирських місць (шість замість чотирьох) і спроможністю виконувати до десяти рейсів на місяць. 

Розробка нового класу суборбітального літака Delta була необхідна Virgin Galactic передусім через фінансову збитковість комерційних рейсів VSS Unity та кораблів класу SS3, якби вони розпочали свої польоти. За роки розробки суборбітальний літак, спроможний здійснювати всього один рейс на місяць, просто втратив здатність покривати витрати компанії на організацію та обслуговування польотів, байдуже, що станом на серпень 2021 року вартість одного посадкового місця на VSS Unity становила вже $450 000.

8 червня 2024 року борт VSS Unity востаннє піднявся в небо, після чого літак вивели з експлуатації. Загалом же за річний період, починаючи з червня 2023-го до червня 2024 року, VSS Unity здійснив тільки сім комерційних рейсів, показавши космос лише 28 приватним замовникам (на той час Virgin Galactic продала вже понад 800 квитків на свої суборбітальні польоти). Хтозна, скільки замовників все ще сподіваються потрапити в космос на борту літаків Бренсона, з огляду на те, що станом на сьогодні пощастило близько 3% з тих, хто придбав квитки.

Історія компанії Річарда Бренсона вражає прагненням випередити свій час, яке стикнулося з безжальною економічною буденністю. Наразі Virgin Galactic презентувала тільки відеоролик з новим суборбітальним ракетопланом класу Delta, проте жодних чітких термінів стосовно того, коли новий ракетоплан почне виконувати комерційні місії, досі немає. На цьому тлі більш реальними здаються перспективи щодо майбутнього розвитку суборбітального туризму від основного конкурента Virgin Galactic — компанії Blue Origin Джеффа Безоса, що пропонує своїм клієнтам космічні мандрівки за допомогою ракет New Shepard. 

Космічний туризм на ракеті: альтернатива від Blue Origin

Від дня свого заснування Blue Origin була зацікавлена у розвитку космічного туризму. Та на відміну від Virgin Galactic, компанія Джеффа Безоса пішла зовсім іншим шляхом, зробивши ставку на досягнення межі космосу саме за рахунок ракет, а не ракетопланів. Концепція їхньої ракети New Shepard передбачала можливість втілювати короткотривалі суборбітальні подорожі для чотирьох пасажирів (пізніше кількість місць було розширено до шести) загальною тривалістю від 10 до 12 хвилин.

Blue Origin заснував у 2000 році американський підприємець Джефф Безос. За 24 роки свого існування компанія встигла випробувати себе майже в кожному сегменті аерокосмічного бізнесу: від виготовлення ракетних двигунів та супутників до виробництва власних ракет-носіїв і космічних кораблів.

У контексті нашої розповіді зупинимося тільки на багаторазовій суборбітальній ракеті New Shepard, яка за три роки комерційних стартів відвезла у короткочасну суборбітальну мандрівку 44 приватних замовників. Серед пасажирів першого комерційного рейсу New Shepard також був засновник компанії Джефф Безос, але його політ відбувся вже після Річарда Бренсона. 

За принципом звичайних ракет-носіїв та посадкових модулів, під час повернення в атмосферу ракета New Shepard відстрілює посадкову капсулу, в якій перебуває екіпаж, після чого її основний ступінь горизонтально приземляється на посадковий майданчик. На фінальних етапах зниження капсула з екіпажем залучає свою систему з трьох парашутів задля м’якої посадки.

Попри те, що попередня інформація щодо вартості квитків на рейс New Shepard у фінансових звітах компанії за 2018 рік зазначалася у розмірі $200 000, вірогідно, зі стартом повноцінних комерційних рейсів ця сума зросла вдвічі, але й досі залишається невідомою широкому загалу. Найімовірніше, вона має бути наближена до ціни основного конкурента Blue Origin, Virgin Galactic, вартість одного посадкового місця якої на сьогодні становить приблизно $600 000. 

Але були у компанії Джеффа Безоса й куди успішніші продажі. Так, найдорожчий квиток з коли-небудь проданих на мандрівку ракетою New Shepard коштував $28 млн. Таку вартість обумовило те, що майданчиком для його продажу виступив онлайн-аукціон, який відбувся на початку 2021 року. Жваві торги між його учасниками призвели до кратного зростання ціни на першу суборбітальну мандрівку New Shepard.

Станом на зараз Blue Origin здійснила вісім успішних приватних космічних місій. Останній суборбітальний рейс New Shepard відбувся 29 серпня цього року. За роки своїх комерційних рейсів Blue Origin показала доволі непогану конкурентоспроможність, але останні кроки компанії свідчать про вірогідний скорий відхід від суборбітальних комерційних подорожей. Передусім це відбувається через майбутній дебют нової важкої ракети New Glenn, яка має стартувати у листопаді цього року, та зосередженість на орбітальних місіях для NASA і майбутній участі в місячній програмі Artemis. Для досягнення цілей місячної місії компанія розробляє пілотований посадковий модуль Blue Moon, який буде запущено на борту New Glenn під час місій Artemis.

У компанії також заявляли, що New Glenn може перевозити пасажирів, проте, найімовірніше, йдеться про доставку людей на комерційну орбітальну станцію Orbital Reef, розробкою якої компанія займається з 2021 року. Попередньо відомо, що Orbital Reef можуть вивести на орбіту Землі у 2027 році. 

Таке враження, що Blue Origin використала свої суборбітальні місії як своєрідний трамплін заради досвіду проведення пілотованих місій. І ось тепер концентрує зусилля на більш амбітних планах, які простягаються поза межі земної орбіти. Схоже, сфера суборбітального туризму просто виявилася для аерокосмічного гіганта надто малим полем для гри. 

Майбутнє суборбітальних польотів

Як бачимо, протистояння Virgin Galactic і Blue Origin у сфері суборбітальних космічних польотів поки що відбувається на користь останньої. Щонайменше про це свідчить кількість пасажирів, яких компанія змогла доставити на орбіту: 44 проти 28 у Virgin Galactic. І продовження експлуатації New Shepard, вірогідно, іще збільшить цю цифру до початку комерційних польотів нового класу ракетопланів Delta.

Загалом же фінансові перспективи ринку суборбітальних комерційних польотів станом на сьогодні залишаються доволі невизначеними. Так, за деякими оцінками, капіталізація цього сегмента ринку може зрости до $2,7 млрд до 2032 року (за даними останнього звіту Imarc), проте це буде можливо, якщо середньорічний темп зростання (CAGR) складе 15%. Якщо взяти до уваги, що у 2023-му загальна капіталізація ринку становила $703 млн, це може стати непоганим показником.

Активне зростання ринку суборбітальних мандрівок, як і раніше, гальмуватиме його нішевість, адже космічні мандрівки все ще залишаються привілеєм клієнтів з надвисокими статками. І цю ситуацію, вочевидь, може виправити хіба що стрімкий технологічний прогрес, який призведе до суттєвого здешевлення космічних подорожей. 

Суборбітальні багаторазові апарати становлять більшу частку ринку, значно випереджаючи ракетоплани параболічного злету. Вірогідно, така тенденція збережеться і в подальшому. Загалом суборбітальні польоти досі залишаються важливим полем для тестування орбітальних космічних кораблів, космопланів і ракет-носіїв.